Clientes OPC -...

Implementación de algoritmos MPC con restricciones en mbed NXP LPC1768

Dpto. Ing. de Sistemas y Automática

Universidad de Sevilla

Proyecto Fin de Carrera


Dpto. Ing. de Sistemas y Automática Página 223 Ramón Jesús Cuesta Pérez

Capítulo 11

Clientes OPC


amón Jesús Cuesta Pérez

Curso 2011/2012




11.1 Objetivos

En este capítulo vamos a demostrar el buen funcionamiento del servidor programado

conectándolo con dos clientes OPC comerciales, es decir, que no vamos a programar

nosotros. En primer lugar trabajaremos con el cliente de OPC DA gratuito de la

compañía alemana Kassl GmbH

programado en el capítulo an

también para desarrollar una pantalla de explotación del control del depósito de agua de

la planta de los cuatro tanques.

11.2 Cliente OPC Kassl

Este cliente podemos descargarlo gratuitamente en la página web de Kassl, en concreto

en su sección de descargas, a la que podemos llegar fácilmente haciendo click en el

siguiente enlace: http://www.kass

De entre todos los productos disponibles para su descarga seleccionamos el siguiente:

OPC DA Data Access Client Freeware version 1.00 (450 kb)

En el CD del proyecto se adjunta este archive en el directorio

abrir el ejecutable accedemos a la siguiente ventana:





ándolo con dos clientes OPC comerciales, es decir, que no vamos a programar


Kassl GmbH, y en segundo lugar conectaremos el servidor

programado en el capítulo anterior con el cliente OPC de LabVIEW


la planta de los cuatro tanques.

Cliente OPC Kassl



http://www.kassl.de/opc/download.shtml


Freeware version 1.00 (450 kb)

En el CD del proyecto se adjunta este archive en el directorio “Ficheros cap

abrir el ejecutable accedemos a la siguiente ventana:



Curso 2011/2012


ándolo con dos clientes OPC comerciales, es decir, que no vamos a programar


, y en segundo lugar conectaremos el servidor

VIEW , aprovechando





Ficheros capítulo 11”. Al




Una vez tenemos la mbed funcionando y con

vez al PC podemos abrir el

hacemos click en File > Connect to Server…

Seleccionamos ahora el servidor programado:




Una vez tenemos la mbed funcionando y conectada al router, con éste conectado a su

cliente para comunicarnos con el microcontrolador.

File > Connect to Server…

Seleccionamos ahora el servidor programado: Graybox OPC Server by Ramon Cuesta



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ectada al router, con éste conectado a su

cliente para comunicarnos con el microcontrolador. Para ello

Graybox OPC Server by Ramon Cuesta.




Una vez conectados al servidor

Clicamos en la pestaña Inspector

espacio de la izquierda, se despliega un menú en el que podemos elegir crear un nuevo

grupo desde el punto de vista del cliente seleccionando




al servidor aparecen los grupos creados en éste: salida

Inspector y, haciendo click en el botón derecho del ratón en el


grupo desde el punto de vista del cliente seleccionando Add Group…



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salida y entrada:

ón derecho del ratón en el





Escribimos ahora el nombre

frecuencia de actualización de los ítems (

(DeadBand).

Una vez pulsemos Ok aparecerá el nuevo grupo del cliente en

Para añadir nuevos tags o ítems al grupo que acabamos de definir volvemos a la pestaña

Explorer, hacemos click en el grupo del servidor que contenga al ítem deseado y

veremos como aparece en la ventada

ratón sobre él y pulsamos en




Escribimos ahora el nombre (Groupname) que queremos dar al grupo, as

frecuencia de actualización de los ítems (UpdateRate) deseada y su zona muerta

aparecerá el nuevo grupo del cliente en la pestaña

añadir nuevos tags o ítems al grupo que acabamos de definir volvemos a la pestaña

, hacemos click en el grupo del servidor que contenga al ítem deseado y

veremos como aparece en la ventada OPC Items. Clicamos con el botón derecho del

ratón sobre él y pulsamos en Items to Inspector…



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que queremos dar al grupo, así como la

) deseada y su zona muerta

la pestaña Inspector.

añadir nuevos tags o ítems al grupo que acabamos de definir volvemos a la pestaña

, hacemos click en el grupo del servidor que contenga al ítem deseado y

. Clicamos con el botón derecho del




Seleccionamos en la ventana emergente el grupo del cliente al que lo queramos añadir

pulsamos OK.

En el ejemplo anterior hemos añadido el tag de

propio ahora con los ítems del grupo salida. Nótese cómo los tags, que en el servidor

aparecen separados en dos grupos, los tenemos en el cliente agrupados en uno solo.




Seleccionamos en la ventana emergente el grupo del cliente al que lo queramos añadir

En el ejemplo anterior hemos añadido el tag del grupo entrada “referencia”. Hacemos lo





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Seleccionamos en la ventana emergente el grupo del cliente al que lo queramos añadir y

ncia”. Hacemos lo






Éste es el grupo que hemos definido en el cliente, conteniendo los cuatro tags

en el servidor. En la pantalla

hora de actualización y calidad del último dato:




Éste es el grupo que hemos definido en el cliente, conteniendo los cuatro tags

en el servidor. En la pantalla Inspector aparecen los ítems con su nombre, valor actual,

hora de actualización y calidad del último dato:



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Éste es el grupo que hemos definido en el cliente, conteniendo los cuatro tags existentes

aparecen los ítems con su nombre, valor actual,




En la captura anterior se observa c

altura, coincidiendo evidentemente con la referencia marcada. Modifiquemos ahora la

referencia. Para ello hacemos click con el botón derecho del ratón sobre el ítem

entrada.referencia y pulsamos en

Escribimos en la ventana emergente el nuevo valor de referencia que deseemos:

En la siguiente captura podemos observ

acabamos de escribir pero no la referencia actual

capítulo anterior lo hará transcurridos N tiempos de muestreo desde

“referencia”.




observa cómo el proceso estaba estabilizado en 10.5 cm de



y pulsamos en Sync Write Value… o Async Write Value…


En la siguiente captura podemos observar cómo ha cambiado el ítem sobre el que

acabamos de escribir pero no la referencia actual del sistema, que como indicamos en el

ítulo anterior lo hará transcurridos N tiempos de muestreo desde



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ómo el proceso estaba estabilizado en 10.5 cm de



Async Write Value…


tem sobre el que

del sistema, que como indicamos en el

ítulo anterior lo hará transcurridos N tiempos de muestreo desde la escritura en




Transcurrido ese tiempo cambia la referencia en la mbed, lo cual queda reflejado en el

ítem ref_actual, cuyo valor es

vemos como la salida del sistema (

para lo cual ha variado también el





, cuyo valor es enviado desde el microcontrolador al servidor. Así pues,

vemos como la salida del sistema (altura) ha evolucionado hasta la nueva referencia

para lo cual ha variado también el voltaje, como es obvio.



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enviado desde el microcontrolador al servidor. Así pues,

) ha evolucionado hasta la nueva referencia,




Finalmente, cuando queramos desconectar el cliente

en File > Disconnect from Server

Esto no finaliza la ejecución ni del servidor ni de la mbed, que seguirá controlando el

sistema en torno a la última referencia recibida. Si volvemos a conectarnos al servidor

podemos seguir enviando nuevos set

microcontrolador. Lo mismo ocurre si nos conectamos otro cliente distinto.

11.3 Cliente OPC desarrollado en Lab

En este apartado mostraremos el cliente desarrollado en LabVIEW 2011 en

con una pantalla de explotación para el control del depósito de la planta de los cuatro

tanques. Para desarrollar un cliente OPC en LabVIEW tenemos que utilizar los

siguientes bloques de la librería

siguiente página mostramos la ayuda de estos bloques. En negrita se indican las

conexiones mínimas que han de tener los bloques:




Finalmente, cuando queramos desconectar el cliente del servidor basta con hacer click

File > Disconnect from Server.



podemos seguir enviando nuevos set-points sin necesidad de resetear el


Cliente OPC desarrollado en LabVIEW

En este apartado mostraremos el cliente desarrollado en LabVIEW 2011 en



siguientes bloques de la librería Data Socket: Open, Read, Write


conexiones mínimas que han de tener los bloques:



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del servidor basta con hacer click



points sin necesidad de resetear el


En este apartado mostraremos el cliente desarrollado en LabVIEW 2011 en conjunción



y Close. En la





Para implementar un cliente con estos bloques basta con seleccionar cada ítem por

separado con un bloque DS Open

tal y como se observa en la parte izquierda de figura que aparece tras este párrafo. Una

vez seleccionados los ítems conectamos la salida “connection id” a la entrada

“connection in” de su respectivo bloq

(si el ítem es de escritura). A los bloques DS Read les introducimos un cero en la

entrada “type” para indicar que los datos que llegan son del tipo VARIANT. Por su

parte, al bloque DS Write le introducimos en

lintroduzcamos desde la pantalla de explotación. Nótese en la figura que ambos tipos de

bloque están introducidos dentro de un bucle, por lo que realizamos la lectura/escritura

de forma periódica. Finalmente conectamos sus salidas “connection out” a la entrada

“connection id” de los bloques





DS Open, introduciendo su URL y modo (escritura y/o lectura)



“connection in” de su respectivo bloque DS Read (si el ítem es de lectura) o



parte, al bloque DS Write le introducimos en su entrada “data” la referencia que

desde la pantalla de explotación. Nótese en la figura que ambos tipos de


. Finalmente conectamos sus salidas “connection out” a la entrada

nection id” de los bloques DS Close, que se encargarán de cerrar el cliente.



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ntroduciendo su URL y modo (escritura y/o lectura)



(si el ítem es de lectura) o DS Write



entrada “data” la referencia que

desde la pantalla de explotación. Nótese en la figura que ambos tipos de


. Finalmente conectamos sus salidas “connection out” a la entrada

, que se encargarán de cerrar el cliente.




Tomamos la salida “data” de los bloques DS Read para monotorizar la referencia actual,

altura de agua y voltaje aplicado a la bomba de forma gráfica:

La apariencia de la pantalla de explotación será la siguiente:





altura de agua y voltaje aplicado a la bomba de forma gráfica:

pantalla de explotación será la siguiente:



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Probemos el funcionamiento de la conexión cliente

bucle de control predictivo y conectada al PC a través del router comenzamos la

ejecución del programa en LabVIEW pulsando en el icono

En el instante de la conex

referencia de 10 cm, como podemos observar en la figura, tanto en la gráfica superior

como en el mímico del tanque.

A su vez, el voltaje también se mantiene fijo en 3,47 V, tal como se aprecia en la

inferior y en su correspondiente casillero amarillo, en el que aparece el valor numérico.

Para ordenar que se produzca un cambio de referencia

tiempos de muestreo introducimos un nuevo valor en

la esquina superior izquierda.




Probemos el funcionamiento de la conexión cliente-servidor. Con la mbed ejecutando el


ejecución del programa en LabVIEW pulsando en el icono Run.

En el instante de la conexión el proceso se encontraba estabilizado en torno a la


como en el mímico del tanque.

A su vez, el voltaje también se mantiene fijo en 3,47 V, tal como se aprecia en la


Para ordenar que se produzca un cambio de referencia (por ejemplo a 5 cm)

tiempos de muestreo introducimos un nuevo valor en la casilla “Referenc

la esquina superior izquierda.



Curso 2011/2012

servidor. Con la mbed ejecutando el


ión el proceso se encontraba estabilizado en torno a la


A su vez, el voltaje también se mantiene fijo en 3,47 V, tal como se aprecia en la gráfica


(por ejemplo a 5 cm) dentro de N

la casilla “Referencia”, ubicada en




Transcurridos N tiempos de muestreo observaremos el cambio de set




Transcurridos N tiempos de muestreo observaremos el cambio de set-point en la gráfica:



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point en la gráfica:




Al cabo de un cierto tiempo el sistema se estabilizará en torno a la nueva referencia.

Cambiemos de nuevo ahora





Cambiemos de nuevo ahora la referencia, en este caso a 12 cm:



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Observamos tanto en la gráfica como en el mímico el nuevo cambio de referencia.

Desconectamos el cliente parando la ejecución del programa. Si mediante MATLAB

representamos los datos recogidos por el servidor en

que, obviamente, las gráficas obtenidas son las mismas que las mostradas en la pantalla

de explotación.






representamos los datos recogidos por el servidor en el fichero Traza.txt observaremos




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el fichero Traza.txt observaremos





En el CD del proyecto se adjunta el proyecto de LabVIEW que implementa el cliente

OPC y la pantalla de explotació

Para las pruebas mostradas con ambos clientes se ha usado la versión del programa de la

mbed que incluye la simulación del sistema. Se ha utilizado el

horizonte N = 15 y un valor del parámetro

consultar el código íntegro





OPC y la pantalla de explotación.


mbed que incluye la simulación del sistema. Se ha utilizado el solver de Jacobi,

y un valor del parámetro λ de 0,5. Ver anexos (capítulo 11)

íntegro de este programa.



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de Jacobi, con un

s (capítulo 11) para




11.4 Bibliografía del capítulo

Iwanitz, F. Lange, J. OPC. Fundamentals, Implementation, and Application

Heidelberg : Hüthig, cop. 2002

2nd rev. ed.

Kassl GmbH. OPC Software Products

http://www.kassl.de/opc/index.shtml

National Instruments. Developing OPC Clients in Lab

LabVIEW 2011 Help

Matrikon OPC. OPC Tutorials

http://www.matrikonopc.com/resources/opc

OPC Foundation. OPC Fundation Website

http://www.opcfoundation.org




Bibliografía del capítulo

OPC. Fundamentals, Implementation, and Application

Heidelberg : Hüthig, cop. 2002

Software Products

http://www.kassl.de/opc/index.shtml

Developing OPC Clients in LabVIEW

http://www.matrikonopc.com/resources/opc-tutorials.aspx

OPC Fundation Website

http://www.opcfoundation.org



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